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规则波作用下养殖工船的运动响应特性

船舶工程 2023年第5期45卷 8-15页

作者：李志雨邬卡佳陶延武中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011 中国海洋工程装备技术发展有限公司上海200011 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

采用模型试验和计算流体力学(CFD)方法对一艘新型深远海养殖工船在规则波下的运动响应特性进行研究。针对载液率为81.5%的满载工况,将养殖水体替换为固体,探究自由液面对运动响应的影响;考虑载液率为81.5%和47.4%的2种载液状态,分析载... 详细信息

采用模型试验和计算流体力学(CFD)方法对一艘新型深远海养殖工船在规则波下的运动响应特性进行研究。针对载液率为81.5%的满载工况,将养殖水体替换为固体,探究自由液面对运动响应的影响;考虑载液率为81.5%和47.4%的2种载液状态,分析载液率对运动响应的影响。结果显示:数值计算结果与模型试验结果吻合良好;自由液面效应和较高的载液率均增大了横摇运动固有周期,减小了横摇运动响应幅值算子(RAO)峰值;自由液面效应和载液率对养殖工船的纵摇运动影响不大。

关键词：养殖工船模型试验计算流体力学规则波运动响应

规则波中船舶艏摇运动失稳及横甩临界波高分析

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第5期54卷 450-457页

作者：王丽元李焱封培元刘震刘峥唐友刚天津大学建筑工程学院水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350 上海市船舶工程重点实验室上海200011 中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

本文研究了船舶艏摇运动失稳及发生横甩运动的临界波高.建立船舶艏摇运动响应单自由度方程模拟船舶艏摇运动,以内倾船为例,分别采用多尺度法和龙格库塔法求解艏摇运动方程.基于多尺度法求出了运动方程的1阶近似解,给出了艏摇运动是否发... 详细信息

本文研究了船舶艏摇运动失稳及发生横甩运动的临界波高.建立船舶艏摇运动响应单自由度方程模拟船舶艏摇运动,以内倾船为例,分别采用多尺度法和龙格库塔法求解艏摇运动方程.基于多尺度法求出了运动方程的1阶近似解,给出了艏摇运动是否发生失稳的条件以及稳定运动的参数域.针对解析方法得到的稳定域和非稳定域范围,分别选取稳定域和不稳定域内的典型工况,数值求解船舶横艏摇运动方程,得到船舶艏摇角的运动时历曲线,通过数值方法对解析结果进行验证.分析遭遇频率为船舶固有频率的2倍及不同波高下的运动响应特性,通过艏摇角的时间历程曲线和相图判断船舶是否发生横甩失稳现象,得出了船舶的艏摇运动幅值随波高的变化趋势.船舶在2倍频下的艏摇运动随波高变化出现分岔,由分岔图确定船舶发生横甩的临界波高.研究表明,本文建立的艏摇运动和横甩分析模型,采用非线性动力学的分岔方法分析船舶的艏摇运动失稳和预报横甩的临界条件,可以用于进行波浪中船舶的横甩分析,是一种可行的方法.船舶艏摇运动方程中的参数激励项随波高的增加逐渐增加,达到临界波高后,船舶的艏摇角响应幅值会大幅度地增加,船舶发生横甩失稳运动.

关键词：横甩规则波非线性动力学分岔

规则波作用下收缩波道波浪集聚行为的数值研究

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太阳能学报 2018年第3期39卷 673-678页

作者：高成岩尹则高史宏达王延续金路中国海洋大学工程学院青岛266100 中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室青岛266100

建立规则波作用下收缩波道波浪集聚行为的三维水动力数学模型，与室内试验数据进行有效验证。利用验证后的模型对不同波浪参数、不同几何尺寸收缩波道的波浪集聚行为进行计算分析，结果发现：随着收缩角的增加，波高集聚系数先增后减，... 详细信息

建立规则波作用下收缩波道波浪集聚行为的三维水动力数学模型，与室内试验数据进行有效验证。利用验证后的模型对不同波浪参数、不同几何尺寸收缩波道的波浪集聚行为进行计算分析，结果发现：随着收缩角的增加，波高集聚系数先增后减，在60°达到最大；随着收缩波道长度的增加，波高集聚系数增加；随着收缩口门宽度和入射波高的增加，波高集聚系数均相应减小。基于量纲分析方法和最小二乘法，拟合并验证由收缩波道相对长度，相对入射波高和收缩角弧度表示的波高集聚系数公式。

关键词：波浪能规则波收缩波道波高集聚系数

规则波与流相互作用的数值模拟与不确定度分析

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哈尔滨工程大学学报 2021年第2期42卷 172-178页

作者：姚顺马宁丁俊杰顾解忡上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

针对波流相互作用问题,本文研究了均匀流对规则波特性及不确定度的影响规律。在上海交通大学风洞循环水槽中开展规则波与流相互作用的试验;基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对规则波与流相互作用问题进行数值模拟;开展了数值模拟结... 详细信息

针对波流相互作用问题,本文研究了均匀流对规则波特性及不确定度的影响规律。在上海交通大学风洞循环水槽中开展规则波与流相互作用的试验;基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对规则波与流相互作用问题进行数值模拟;开展了数值模拟结果的不确定度分析。结果表明:顺流情况下规则波波高降低,波峰和波谷更平坦;逆流对规则波的影响则相反,逆流流速达到0.6 m/s时,规则波会被阻隔。无流及顺流工况数值模拟结果对网格尺寸依赖程度都大于时间步长;与无流工况相比,顺流时数值模拟结果对网格尺寸和时间步长更加敏感。

关键词：流体力学数值模型规则波均匀流波流相互作用波浪阻隔数值波浪水池不确定度分析

规则波作用下大型圆盘海洋浮标的水动力特性研究

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规则波作用下大型圆盘海洋浮标的水动力特性研究

作者：杨凤婷浙江海洋大学

学位级别：硕士

10m直径大型圆盘海洋浮标是海洋环境监测的重要平台,是人们了解海洋和开发海洋的重要工具。然而,复杂多变的海洋环境会影响海洋浮标的稳定性。波浪是海洋浮标的主要外部荷载,浮标所受波高、波浪周期影响以及锚泊方式等是工程中关心的重... 详细信息

10m直径大型圆盘海洋浮标是海洋环境监测的重要平台,是人们了解海洋和开发海洋的重要工具。然而,复杂多变的海洋环境会影响海洋浮标的稳定性。波浪是海洋浮标的主要外部荷载,浮标所受波高、波浪周期影响以及锚泊方式等是工程中关心的重要问题。因此,分析波浪作用下大型圆盘海洋浮标的水动力特性,对评估其安全性和稳定性具有重要意义。本文主要研究内容如下:采用物理模型试验的方法,根据设定的波浪条件和10m直径大型圆盘海洋浮标模型,进行了不同波浪条件和锚泊方式下的大型圆盘海洋浮标的运动响应特性试验。分析波高、波浪周期对浮标的运动轨迹、纵荡、升沉、横摇等水动力特性的影响,得到不同波浪要素下浮标的水动力量化特征参数。分析得出随着波高的增加,浮标的纵荡、升沉和横摇均增加。小周期也会导致浮标运动不稳定,并发现1.5～2.5s是浮标运动较稳定的一个周期区间。此外,分析锚链长度、配重重量对浮标运动的影响,发现2.0m锚链长度的浮标和五个配重的浮标对不同波浪要素的波浪适应能力较强,能保证一定的稳定性。介绍了Dual SPHysics模型理论知识,应用Dual SPHysics模型建立了大型圆盘海洋浮标波浪水动力学数值模型,模拟出浮标体及锚泊系统在规则波中的运动情况。验证了浮标的运动轨迹和横摇,验证结果较好。此外,在数模的基础上进行不同锚泊方式的模拟,以此探究浮标在不同锚泊方式下的运动状态,分析不同锚链数量和不同波浪入射角度对浮标的运动响应特性影响。得到二向锚链系缚作用下,浮标运动较稳定。当波浪入射角度过小时,浮标的运动较不稳定,当入射角度超过30°时,浮标的运动较稳定。通过分析大型圆盘海洋浮标的动力响应特性,得出其在不同规则波条件和不同锚泊方式下的运动状态。研究结论为大型圆盘海洋浮标的设计、稳定性能评估提供参考,浮标数值模拟方法为大型浮标的研究提供了新的思路。

关键词：大型圆盘海洋浮标规则波水动力特性 DualSPHysics开源程序

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规则波中水面舰船流噪声数值研究

船舶工程 2023年第11期45卷 25-31页

作者：张昕宇向阳王文博武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 武汉理工大学船舶动力系统运用技术交通行业重点实验室武汉430063

为研究波浪对舰船流噪声的影响,采用基于RANS方法的k-ε湍流模型,结合VOF造波方法及重叠网格技术对船体在规则波中迎浪航行时的三维非定常黏性流场进行求解,并在此基础上通过FW-H声类比方法计算船体航行时的流噪声。流场阻力系数计算结... 详细信息

为研究波浪对舰船流噪声的影响,采用基于RANS方法的k-ε湍流模型,结合VOF造波方法及重叠网格技术对船体在规则波中迎浪航行时的三维非定常黏性流场进行求解,并在此基础上通过FW-H声类比方法计算船体航行时的流噪声。流场阻力系数计算结果与试验值接近,规则波波形与理论值吻合良好,验证了数值模型有效性。声场计算结果表明:波浪导致的船体各自由度运动使得舰船在规则波中航行时的流噪声与其在静水中航行时的流噪声在总声压级上有15 dB~20 dB的差距,波浪对于流噪声的影响不容忽视。所用计算方法为波浪中水面舰船流噪声研究提供了新的途径。

关键词：规则波流噪声声学类比方法 FW-H

规则波作用下垂荡浮子间歇射流装置水动力数值研究

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太阳能学报 2021年第6期42卷 39-44页

作者：尹则高苗宜培冯颖楠王盛中国海洋大学工程学院青岛266100

利用波浪能驱动垂荡浮子间歇射流装置,实现表层富氧水向深层输移。以浮子垂荡运动水动力行为为研究对象,利用数值模拟研究波参数、浮子几何参数和等效阻尼系数的影响规律。结果发现:1)随着入射波高增加,浮子垂荡响应幅度增加;随着入射... 详细信息

利用波浪能驱动垂荡浮子间歇射流装置,实现表层富氧水向深层输移。以浮子垂荡运动水动力行为为研究对象,利用数值模拟研究波参数、浮子几何参数和等效阻尼系数的影响规律。结果发现:1)随着入射波高增加,浮子垂荡响应幅度增加;随着入射波周期增加,浮子垂荡响应幅度增加,增幅先大后小再增大;2)浮子垂荡响应幅度随浮子直径增加而增加;浮子密度变化对垂荡响应幅度影响较小;3)随着等效阻尼系数增加,浮子垂荡响应幅度减小。最后,采用量纲分析法,建立并验证了浮子相对垂荡响应幅度的预测公式。

关键词：波能转换运动分析数值模拟规则波响应幅度等效阻尼系数

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规则波作用下垂直圆管负浮力射流的数值模拟

水科学进展 2021年第5期32卷 780-790页

作者：尹则高王盛孙灿中国海洋大学工程学院山东青岛266100 浙江禹贡信息科技有限公司浙江杭州311265

高密度盐水排放是海水淡化领域一个复杂和常见的物理现象。为研究波浪作用下盐水射流的水动力特性,建立了规则波作用下垂直圆管负浮力射流三维水动力数学模型。利用试验数据对数值计算结果进行验证,两者吻合较好。基于数值计算结果,分... 详细信息

高密度盐水排放是海水淡化领域一个复杂和常见的物理现象。为研究波浪作用下盐水射流的水动力特性,建立了规则波作用下垂直圆管负浮力射流三维水动力数学模型。利用试验数据对数值计算结果进行验证,两者吻合较好。基于数值计算结果,分析规则波作用下垂直圆管负浮力射流流体扩散特征,研究规则波对负浮力射流三维时均速度以及瞬时浓度的影响。结果发现:入射波波高和周期对射流中轴上量纲一平均垂向速度的衰减指数影响不大,而对衰减系数影响较大;随着波高或波周期的增加,射流特征速度半宽增加,射流中轴上量纲一平均垂向速度的衰减系数减小,有助于射流流体在环境水体中的扩散。另外,建立了考虑浮力效应的波-射流动量比影响的射流中轴上量纲一平均速度衰减系数、平均特征半宽公式,可以为相关实际工程提供一定的参考。

关键词：规则波负浮力射流数值模拟特征速度半宽波-射流动量比

基于计算流体动力学方法的两栖飞机规则波中运动特性研究

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哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 44-52页

作者：胡开业石林飞周辉毛丽君哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对水陆两栖飞机加速起飞运动过程受波浪干扰问题,本文基于Star-CCM+平台数值模拟技术,引入SST k-ε湍流模型求解RANS方程,VOF方法捕捉自由液面,DFBI模块以及重叠网格技术模拟水上飞机六自由度运动,建立了一套波浪中水陆两栖飞机加速... 详细信息

针对水陆两栖飞机加速起飞运动过程受波浪干扰问题,本文基于Star-CCM+平台数值模拟技术,引入SST k-ε湍流模型求解RANS方程,VOF方法捕捉自由液面,DFBI模块以及重叠网格技术模拟水上飞机六自由度运动,建立了一套波浪中水陆两栖飞机加速滑行起飞运动特性研究方案。以波长和波高为变量,探讨了加速滑行过程中上述变量对水上飞机升沉、纵摇运动响应以及机身重心处垂向加速度的影响规律。结果表明:随着波长增加,飞机升沉运动先增加后缓慢变化,飞机重心垂向加速度、纵摇角加速度和纵摇峰值集中在波长为2~3倍机身长度海况范围内;随着波高增大,飞机升沉、纵摇运动及重心垂向加速度最大值随之增大,且长波中的运动变化量较短波中更大;机翼气动升力数值模拟结果与计算值一致,该方案可用于水陆两栖飞机气动力相关计算。

关键词：水陆两栖飞机纵向稳性加速运动计算流体力学纵摇升沉规则波重叠网格